Бондарев В.П. Концепции современного естествознания
Подождите немного. Документ загружается.
Круговорот веществ в природе включает в себя процессы преобразования простейших
минеральных и органоминеральных веществ в более сложные соединения, их
перемещение, дальнейшую деструкцию с образованием простых форм. Так, ежегодно из
Мирового океана испаряется более 450 тыс. км
3
воды и примерно столько же возвращается
в виде атмосферных осадков и стока. Однако здесь проявляется неполная замкнутость
круговорота воды: вода атмосферных осадков может связываться в результате различных
реакций или погружения в толщу Земли; часть вещества Земли, в том числе вода,
непрерывно уходит в межпланетное пространство из внешних слоев атмосферы, где
скорость газов начинает превышать критическую (первую космическую) скорость. В
общем случае оценить полный баланс вещества (соотношение между приходом и
расходом) географической оболочки достаточно сложно. Но предполагается, что этот
баланс положительный, т.е. в географической оболочке вещество накапливается.
Вещество каждой частной оболочки (гидросферы, атмосферы и пр.) присутствует в
других частных оболочках. Например, вода пропитывает горные породы, а водяные пары
присутствуют в атмосфере. Более того, явления и процессы, происходящие в
географической оболочке, осуществляются совместно и неразрывно. Все компоненты
географической оболочки взаимодействуют и проникают друг в друга.
Важнейшими круговоротами, осуществляющимися в пределах географической
оболочки, считаются круговорот вещества, связанный с круговоротом воды, и круговорот,
вызываемый деятельностью живого вещества.
Круговорот вещества между сушей и океаном связан с круговоротом воды. Солнечная
радиация нагревает водную поверхность, что приводит к испарению огромного количества
воды. Большая ее часть возвращается в Океан в виде атмосферных осадков, а остальная
часть выпадает в виде атмосферных осадков на сушу и далее возвращается обратно в
Океан в виде стока, главным образом речного. Если принять, что каждый год испаряется
новая порция воды Океана и сохраняются существующие темпы круговорота, то
оказывается, что вся вода, содержащаяся в атмосфере, обновляется за 1/40 года, речные
воды - за 1/30 года, почвенные воды — за 1 год, воды озер — за 200-300 лет, а вся
гидросфера, включая Океан, - за 3000 лет.
В круговороте вращается не только чистая вода. В состав водяного пара с поверхности
Океана попадают ионы морских солей. С атмосферными осадками они выпадают на сушу.
Эти соли, а также вещества, выщелачиваемые почвенными и грунтовыми водами
вследствие процессов выветривания и почвообразования, поступают в речные воды. Часть
их задерживается на суше в долинах рек, а другая часть в виде взвесей и растворов вместе
с речным стоком достигает Океана. Механически взвешенное вещество постепенно
выпадает на дно, а растворенное вещество смешивается с раствором морской воды,
поглощается морскими организмами и в конечном счете в результате химических и
биохимических процессов выпадает на дно Океана. С суши в Океан поступает
значительно больше вещества, чем возвращается из Океана на сушу. Если бы этот темп
сноса вещества с суши в океан был таким же и в прошлом, то масса всех осадочных пород
Земли могла бы образоваться примерно за 130 млн лет. Однако возраст осадочных пород
несравненно больше, поэтому считается, что темп выветривания в настоящее время
значительно выше, чем в прошлом.
Обмен веществом между сушей и морем не ограничивается описанным круговоротом.
Так, поднятия и опускания поверхности суши и океанического дна приводят к изменению
соотношения суши и Океана, в связи с чем морские осадки могут оказаться на суше и их
вещество включается в новый круговорот. Таким образом, Океан частично компенсирует
отрицательный баланс обмена веществом между сушей и Океаном. Но и этот процесс
полностью не замыкает круговорот, поскольку часть осадков в областях погружения может
уходить за пределы географической оболочки — в глубокие слои Земли.
Другой важнейший круговорот вызывается деятельностью живого вещества. В
биосфере постоянно происходит прирост живого вещества, и за это же время отмирает
такая же масса живого вещества. Подсчитано, что все живое вещество могло бы
обновиться примерно за 13 лет. В процессе фотосинтеза растения на суше поглощают воду
и продукты минерального питания из почвы, а в гидросфере — из верхних, освещаемых
солнечными лучами слоев воды. Из воды в гидросфере и из атмосферы на суше растения
поглощают углекислый газ. В процессе фотосинтеза они выделяют в атмосферу и
гидросферу кислород. В результате весь кислород атмосферы может обновиться за 5800
лет, углекислый газ — за 7 лет, а вся вода гидросферы — за 5,8 млн лет. Еще более
интенсивен круговорот воды, связанный с транспирацией (испарением) растительностью.
Растениями суши в биологический круговорот постоянно включаются минеральные
вещества из почвы, которые возвращаются в почву. Но круговорот веществ,
обусловленный деятельностью живого вещества, не полностью замкнут — часть вещества
на суше выходит из биологического круговорота и с речным стоком поступает в Океан.
Пройдя биологический круговорот в океане, часть вещества выпадает в осадок, из
которого образуются осадочные горные породы, и надолго выключается из
биологического круговорота.
Круговороты отдельных химических элементов
Для географической оболочки крайне важен круговорот отдельных биогенных
элементов. Каждый химический элемент совершает свой круговорот в географической
оболочке за счет солнечной энергии. Участвующие в круговоротах элементы переходят из
органической формы в неорганическую и наоборот. При нарушении равновесия
круговоротов этих элементов биогенные элементы или накапливаются в ландшафтах, или
удаляются из них. Так, мертвый органический материал накапливается в отложениях озер,
прибрежных болот и мелких морей, где анаэробные условия препятствуют его
разложению микроорганизмами, что приводит к угле- или торфообразованию; эрозия
почв, обусловленная нерациональным использованием земель (сведение лесов,
неправильная распашка и т.д.), приводит к вымыванию богатых биогенными элементами
почвенных слоев.
К основным биологическим циклам обычно относят круговороты таких важных для
формирования живого вещества элементов, как углерод, кислород, азот, фосфор:
◊ круговорот углерода. Источников углерода достаточно много, но лишь углекислый газ
(диоксид углерода), находящийся в атмосфере в газообразном состоянии или
растворенный в воде гидросферы, перерабатывается в органическое вещество живых
организмов. В процессе фотосинтеза он превращается в сахар, затем в протеиды, липиды
и другие органические соединения. Весь ассимилированный в процессе фотосинтеза
углерод включается в углеводы, служащие источником питания живых организмов. В
процессе их дыхания около трети этого углерода превращается в углекислый газ и
возвращается в атмосферу. Основные источники современного повышенного поступления
углекислого газа — антропогенные. В настоящее время в процессе хозяйственной
деятельности человека (сжигание топлива, металлургия и химическая промышленность) в
атмосферу выбрасывается в 100-200 раз больше углекислого газа, чем его поступает из
природных источников, а в результате уничтожения лесов, загрязнения морей и океанов и
т.д. ослабевают процессы фотосинтеза, что также приводит к увеличению содержания
углекислого газа в атмосфере. Наблюдения за содержанием углекислого газа в атмосфере,
осуществляемые с середины XIX в., показали, что за последние 10 лет оно возросло
примерно на 10% его современной концентрации. Это создает так называемый
парниковый эффект - углекислый газ задерживает длинноволновое тепловое излучение с
поверхности Земли. В результате возможны повышение температуры воздуха и, как
следствие, таяние ледников, подъем уровня Океана. Заметим, что изменение климата
обусловливает и ряд других антропогенных факторов - загрязнение и запыление
атмосферы, снижающее количество поступающей солнечной радиации на земную
поверхность, сведение лесов и загрязнение поверхности Мирового океана нефтью,
изменяющие альбедо производственные выбросы теплоты в атмосферу;
◊ круговорот кислорода. Кислород содержится в географической оболочке в разных
формах. В атмосфере он находится в газообразной форме (в виде молекул кислорода и в
составе молекул диоксида углерода СО
2
), в гидросфере - в растворенном виде, а также
входит в состав воды. Больше всего кислорода находится в связанном состоянии в
молекулах воды, в солях, оксидах твердых пород земной коры. Несвязанный кислород
расходуется на дыхание животных и растений, а также на окисление веществ,
образующихся при разложении органических веществ микроорганизмами. Основной
источник атмосферного кислорода — зеленые растения. Ежегодно в процессе фотосинтеза
высвобождается примерно 1/2500 его содержания в атмосфере, т.е. время круговорота
кислорода в атмосфере составляет около 2500 лет. Деятельность человека привела к
появлению новых видов потребления свободного кислорода: он требуется в производстве
тепловой энергии, при сжигании горючих ископаемых, в металлургии, химическом
производстве, расходуется в процессе коррозии металлов. Расход кислорода, связанный с
производственной деятельностью человека, составляет 10-15% того количества, которое
образуется в процессе фотосинтеза;
◊ круговорот азота. Основной источник азота — воздух, он содержит около 78% азота.
Большая часть этого газа образуется в результате деятельности микроорганизмов -
фиксаторов азота. Нитраты - соли азотной кислоты - из разнообразных источников
поступают к корням растений; образовавшийся в результате биохимических реакций азот
переносится в листья, где синтезируются протеины, служащие основой азотного питания
животных. После отмирания живых организмов органическое вещество разлагается и азот
переходит из органических в минеральные соединения под действием
аммонифицирующих организмов, образующих аммиак, который входит в цикл
нитрификации. Растения ежегодно образуют менее 1% активного фонда азота, т.е. общее
время круговорота азота превышает 100 лет. При отмирании растений и животных азот
под воздействием бактерий-денитрификатов переходит в атмосферу. Основной источник
повышенного поступления азота в природный круговорот - современное сельское
хозяйство, использующее азотные удобрения. Производство и применение азотных
удобрений приводит к нарушению естественного соотношения между количеством
газообразного азота, образующегося из органических соединений и поступающего в
атмосферу, и количеством азота, приходящего из атмосферы в процессе его естественной
фиксации;
◊ круговорот фосфора. Фосфор - один из важнейших элементов, участвующих в
создании живого вещества. Содержание фосфора в биомассе географической оболочки
значительно меньше, чем кислорода и углерода, но без него невозможен синтез белков и
других высокомолекулярных соединений углерода. Основной источник фосфора в
географической оболочке — апатиты. В миграции фосфора большую роль играет живое
вещество: организмы извлекают фосфор из почв, водных растворов; он входит в
многочисленные органические соединения, особенно много его в костных тканях. С
гибелью организмов фосфор возвращается в почву и в илы морей и концентрируется в
виде морских фосфатных конкреций (минеральных образований округлой формы), в
скелетах рыб, млекопитающих, гуано (разложившемся в условиях сухого климата помете
морских птиц). Это создает условия для образования богатых фосфором осадочных пород,
которые в свою очередь являются источником фосфора в биогенном цикле. В настоящее
время значительное влияние на запасы и распределение фосфора, как и азота, в
географической оболочке, на скорость и замкнутость их круговоротов оказывают такие
факторы, как уничтожение лесов, замена их травянистой и культурной растительностью.
Ритмические процессы в географической оболочке
Важным звеном в изучении функционирования географической оболочки является
анализ ритмичности происходящих в ней процессов и их зависимость от внутренних и
внешних факторов. Природные явления могут быть периодическими (одинаковые фазы
повторяются через равные промежутки времени: смена дня и ночи, смена времен года и
др.); циклическими, когда при постоянной средней продолжительности цикла промежуток
времени между его одинаковыми фазами имеет переменную продолжительность
(колебания климата, наступление и отступление ледников). Ритмичность установлена в
атмосферных процессах (температура, осадки, атмосферное давление и др.), в развитии
гидросферы (в колебаниях водности рек, уровней озер), в изменении ледовитости морей и
развитии ледников на суше, в трансгрессиях (наступание моря на сушу) и регрессиях
(отступание морей), в различных биологических процессах (развитие деревьев,
размножение животных), в горообразовании. По продолжительности различают ритмы
суточные, годовые, внутривековые (от нескольких лет до десятилетий), многовековые,
сверхвековые (измеряемые тысячелетиями, десятками и сотнями тысячелетий),
геологические, когда некоторые явления повторяются через миллионы лет.
Гелиогеофизические ритмы в географической оболочке связаны с изменениями
солнечной активности; родоначальниками науки об изменении солнечной активности
являются Г. Галилей, И. Фабрициус, X. Шейнер, Т. Гарриот, которые еще в начале XVII в.
обнаружили на поверхности Солнца темные пятна. Существование косвенно действующей
связи «солнцедеятельности» с природными процессами доказал отечественный ученый
А.Л. Чижевский, которого считают основателем гелиобиологии. Он установил
зависимость от активности Солнца таких явлений органического мира, как урожайность
злаков, рост и болезни растений, размножение животных и улов рыбы, колебания
содержания кальция в крови и изменения веса младенцев, частота несчастных случаев и
вспышек инфекционных заболеваний, рождаемость и смертность [37].
К гелиогеофизическим ритмам обычно относят 11-летние, 22-23-летние, 80-90-летние.
Они проявляются в колебаниях климата и ледовитости морей, интенсивности роста и
смене фаз развития растительности (в частности, они фиксируются в годичных кольцах
деревьев), изменениях активности вулканов.
Вызванные И-летними периодами солнечной активности электрические и магнитные
явления в атмосфере оказывают огромное влияние не только на климат, но и на все живое.
Во время повышения солнечной активности усиливаются полярное сияние, циркуляция
атмосферы, возрастают увлажнение, прирост фитомассы, активизируется деятельность
микробов и вирусов; медики связывают с ними эпидемии гриппа, рост сердечно-
сосудистых заболеваний. В настоящее время известно множество ритмов в человеческом
организме, например работа сердца, дыхание, биоэлектрическая активность мозга. В
теории так называемых биологических хронометров особое значение придается ритмам и
периодам в 23 дня (физический ритм), 28 дней (эмоциональный ритм) и 33 дня
(интеллектуальный ритм), которые отсчитываются со дня рождения. Вполне возможно,
что эти периоды обусловлены космическими причинами.
Причиной ритмов, имеющих астрономическую природу, могут быть изменения
движения Земли по орбите и под влиянием других планет, например изменение наклона
земной оси к плоскости орбиты. Эти возмущения влияют на интенсивность облучения
Земли Солнцем и на климат. С ритмами такого рода (их продолжительность 21 тыс., 41
тыс., 90 тыс. и 370 тыс. лет) связывают многие события на Земле в четвертичном периоде
(последние 1,8 млн лет), прежде всего развитие оледенений. Астрономическую природу
имеют и самые короткие ритмы - суточный и годовой - и ритмы, обусловленные взаимным
перемещением тел в системе Земля - Солнце - Луна. В результате перемещения Солнца и
планет в системе возникают неравенство сил тяготения и изменение приливообразующих
сил. Эту природу имеют ритмы увлажненности продолжительностью 1850-1900 лет.
Каждый такой цикл начинается с прохладной влажной фазы, затем следует усиление
оледенения, увеличение стока, повышение уровня озер, цикл завершается сухой теплой
фазой, во время которой ледники отступают, реки и озера мелеют. Эти ритмы вызывают
смещение природных зон на 2-3° по широте.
Давно известно, что Луна и Солнце вызывают приливы в водной, воздушной и твердой
оболочках Земли. Ярче всего проявляются приливы в гидросфере, вызванные действием
Луны. В течение лунных суток наблюдаются два подъема уровня Океана (приливы) и два
опускания (отливы). В литосфере размах колебаний приливной волны на экваторе
достигает 50 см, а на широте Москвы — 40 см. Атмосферные приливные явления
оказывают существенное влияние на общую циркуляцию атмосферы. Солнце также
вызывает все виды приливов, но приливообразующая сила Солнца составляет всего 0,46
приливообразующей силы Луны. В зависимости от взаимного положения Земли, Луны и
Солнца приливы, вызванные одновременным действием Луны и Солнца, либо усиливают,
либо ослабляют друг друга.
Геологические ритмы - самые продолжительные из известных. Природа их еще
недостаточно изучена, но, по-видимому, она также связана с астрономическими
факторами. Эти ритмы проявляются прежде всего в геологических процессах. Примером
геологического ритма могут служить тектонические циклы, сопоставимые с так
называемым галактическим годом - временем полного оборота Солнечной системы вокруг
ее галактической оси. Выделяют четыре основных тектонических цикла: каледонский
(первая половина палеозоя), герцинский (вторая половина палеозоя), мезозойский и
альпийский. В начале каждого такого цикла происходили морские трансгрессии, климат
был относительно однообразным; завершение цикла знаменовалось крупными
горообразовательными движениями, расширением суши, усилением климатических
контрастов, большими преобразованиями в органическом мире.
Изучение природных ритмов и их причин позволяет прогнозировать течение
природных процессов. Особое значение имеют прогнозы явлений, вызывающих
природные катастрофы (засухи, наводнения, землетрясения, лавины, обвалы). В общем
случае знание функционирования географической оболочки дает возможность выявлять
тенденции, существующие в природе, учитывать их при вмешательстве в ход природных
процессов, предвидеть последствия различных преобразований природы.
§ 10.3. История развития географической оболочки
Современная структура географической оболочки - результат очень длительной
эволюции [3, 8, 11, 23]. В ее развитии принято выделять три основных этапа —
добиогенный, биогенный и антропогенный (табл. 10.1).
Таблица 10.1. Этапы развития географической оболочки [28]
Этап Геологические рамки Длительность, лет Основные события
Добиогенный Архейская и
протерозойская эры 3700-
570 млн лет назад
3000 млн Живые организмы принимали
слабое участие в формировании
географической оболочки
Биогенный Фанерозойский зон
(палеозойская,
мезозойская и большая
часть кайнозойской эры)
570 млн - 40 тыс. лет
назад
Около 570 млн Органическая жизнь - ведущий
фактор в развитии
географической оболочки. В
конце периода появляется
человек
Антропогенный С конца кайнозойской
эры до наших дней 40
тыс. лет назад - наши дни
40 тыс. Начало этапа совпадает с
появлением современного
человека (Homo sapiens). Человек
начинает играть ведущую роль в
развитии географической
оболочки
Добиогенный этап отличался слабым участием живого вещества в развитии
географической оболочки. Этот самый длительный этап продолжался первые 3 млрд лет
геологической истории Земли - весь архей и протерозой. Палеонтологические
исследования последних лет подтвердили идеи, высказанные еще В.И. Вернадским и Л.С.
Бергом, что лишенных жизни (как их называют, азойных) эпох, по-видимому, не было в
течение всего геологического времени или этот отрезок времени крайне мал. Однако этот
этап можно называть добиогенным, так как органическая жизнь в это время не играла
тогда определяющей роли в развитии географической оболочки.
В архейскую эру на Земле в бескислородной среде существовали самые примитивные
одноклеточные организмы. В слоях Земли, образовавшихся около 3 млрд лет назад,
обнаружены остатки нитей водорослей и бактериоподобных организмов. В протерозое
господствовали одноклеточные и многоклеточные водоросли и бактерии, появились
первые многоклеточные животные. На добиогенном этапе развития географической
оболочки в морях были накоплены мощные толщи железистых кварцитов (джеспилитов),
свидетельствующих о том, что тогда верхние части земной коры были богаты
соединениями железа, а атмосфера характеризовалась очень низким содержанием
свободного кислорода и высоким содержанием углекислого газа.
Биогенный этап развития географической оболочки по времени соответствует
фанерозойскому зону, включающему палеозойскую, мезозойскую и почти всю
кайнозойскую эры. Его длительность оценивается в 570 млн лет. Начиная с нижнего
палеозоя органическая жизнь становится ведущим фактором в развитии географической
оболочки. Слой живого вещества (так называемый биостром) получает глобальное
распространение, с течением времени все более усложняются его структура и строение
самих растений и животных. Жизнь, зародившаяся в море, охватила затем сушу, воздух,
проникла в глубины океанов.
В процессе развития географической оболочки условия существования живых
организмов неоднократно менялись, что приводило к вымиранию одних видов и
приспособлению других к новым условиям.
Многие ученые связывают коренные перемены в развитии органической жизни, в
частности выход растений на сушу, с крупными геологическими событиями - с периодами
усиленного горообразования, вулканизма, регрессий и трансгрессий моря, с движением
материков. Принято считать, что крупномасштабные преобразования органического мира,
в частности вымирание одних групп растений и животных, появление и прогрессивное
развитие других, были связаны с процессами, происходящими в самой биосфере, и с теми
благоприятными обстоятельствами, которые создавались в результате деятельности
абиогенных факторов. Так, повышение содержания углекислого газа в атмосфере во время
интенсивной вулканической деятельности сразу активизирует процесс фотосинтеза.
Регрессия моря создает благоприятные условия для формирования органической жизни на
обмелевших участках. Существенные изменения экологических условий часто приводят к
гибели одних форм, что обеспечивает бесконкурентное развитие других. Есть все
основания полагать, что эпохи существенной перестройки живых организмов находятся в
прямой связи с основными эпохами складкообразования. В эти эпохи формировались
высокие складчатые горы, резко усиливалась расчлененность рельефа, активизировалась
вулканическая деятельность, обострялась контрастность сред и интенсивно протекал
процесс взаимообмена веществом и энергией. Изменения внешней среды служили
толчком к видообразованию в органическом мире.
На биогенном этапе биосфера начинает оказывать мощное воздействие на структуру
всей географической оболочки. Возникновение фотосинтезирующих растений коренным
образом изменило состав атмосферы: снизилось содержание углекислого газа и появился
свободный кислород. В свою очередь накопление кислорода в атмосфере вело к
изменению характера живых организмов. Поскольку свободный кислород оказался
сильнейшим ядом для не приспособленных к нему организмов, многие виды живых
организмов вымерли. Наличие кислорода способствовало образованию озонового экрана
на высоте 25-30 км, который поглощает коротковолновую часть ультрафиолетовой
солнечной радиации, губительную для органической жизни.
Под влиянием живых организмов, которые испытывают все компоненты
географической оболочки, меняются состав и свойства речных, озерных, морских и
подземных вод; происходит образование и накопление осадочных пород, образующих
верхний слой земной коры, накопление органогенных пород (угля, коралловых
известняков, диатомитов, торфа); формируются физико-химические условия миграции
элементов в ландшафтах (в местах гниения живых органических соединений образуется
восстановительная среда с недостатком кислорода, а в зоне синтеза водных растений
образуется окислительная среда с избытком кислорода), условия миграции элементов в
земной коре, что в итоге определяет ее геохимический состав. По словам В.И.
Вернадского, жизнь является великим постоянным и непрерывным нарушителем
химической косности поверхности нашей планеты.
Географической оболочке свойственна выраженная зональность (см. § 10.1). О
зональности добиогенной геосферы известно мало, очевидно, что зональные изменения ее
в то время были связаны с изменениями климатических условий и коры выветривания. На
биогенном этапе в зональности географической оболочки ведущую роль играют
изменения живых организмов. Начало зарождения географической зональности
современного типа относят к концу мелового периода (67 млн лет назад), когда
появляются цветковые растения, птицы и набирают силу млекопитающие. Благодаря
теплому и влажному климату пышные тропические леса распространились от экватора до
высоких широт. Изменение очертаний материков на протяжении дальнейшей истории
развития Земли приводило к изменению климатических условий, а соответственно и
почвенно-растительного покрова, и животного мира. Постепенно усложнялись структура
географических зон, видовой состав и организация биосферы.
В палеогене, неогене и плейстоцене происходило постепенное охлаждение земной
поверхности; кроме того, суша расширилась и ее северные побережья в Евразии и
Северной Америке продвигались в более высокие широты. В начале палеогена севернее
экваториальных лесов появились сезонновлажные субэкваториальные леса,
преимущественно листопадные, в Евразии они доходили до широт современных Парижа и
Киева. В наше время леса такого типа встречаются лишь на полуостровах Индостан и
Индокитай.
Последующее похолодание привело к развитию субтропических, а в конце палеогена
(26 млн лет назад) и широколиственных лесов умеренного пояса. В настоящее время такие
леса находятся гораздо южнее - в центре Западной Европы и на Дальнем Востоке.
Субтропические леса отступили к югу. Более четко обособились природные зоны
континентальных районов: степи, обрамленные на севере лесостепями, а на юге -
саваннами, которые были распространены по всей Сахаре, на полуострове Сомали и на
востоке Индостана.
В неогеновом периоде (25-1 млн лет назад) похолодание продолжалось. Считается, что
на протяжении этого периода земная поверхность охладилась на 8 °С. Произошло
дальнейшее усложнение зональной структуры: на равнинах северной части Евразии
возникла зона смешанных, а затем и хвойных лесов, а более теплолюбивые лесные зоны
сузились и сдвинулись к югу. В центральных частях континентальных районов возникли
пустыни и полупустыни; на севере их обрамляли степи, на юге — саванны, а на востоке -
редколесья и кустарники. В горах более отчетливо проявилась высотная зональность. К
концу неогена произошли существенные изменения природы Земли: усилилась
ледовитость Арктического бассейна, интенсивнее стали циклонические осадки в средних
широтах Евразии, уменьшилась сухость климата в Северной Африке и Передней Азии.
Продолжавшееся похолодание привело к оледенению в горах: Альпы и горы Северной
Америки покрылись ледниками. Похолодание, особенно в высоких широтах, достигло
критического рубежа.
Для большей части четвертичного периода (приблизительно 1 млн - 10 тыс. лет назад)
характерны последние в истории Земли оледенения: температура была на 4—6 °С ниже
современной. Там, где выпадало достаточное количество осадков в виде снега, ледники
рождались и на равнинах, например в субполярных широтах. В этой обстановке холод как
бы аккумулировался, поскольку отражательная способность снежной и ледниковой
поверхностей достигает 80%. Вследствие этого ледник расширялся, образуя сплошной
щит. Центр оледенения в Европе находился на Скандинавском полуострове, а в Северной
Америке - на Баффиновой Земле и Лабрадоре.
В настоящее время установлено, что оледенения как бы пульсировали, прерываясь
межледниковьями. Причины пульсаций все еще являются предметом споров ученых.
Некоторые из них связывают похолодание с активизацией вулканической деятельности.
Вулканическая пыль и пепел заметно усиливают рассеяние и отражение солнечной
радиации. Так, при уменьшении суммарной солнечной радиации только на 1% вследствие
запыленности атмосферы средняя планетарная температура воздуха должна понижаться
на 5 °С. Этот эффект усиливает возрастание отражающей способности самой охваченной
оледенением территории.
В период оледенения появилось несколько природных зон: сам ледник, который
образовал полярные пояса (арктический и антарктический); зона тундры, возникшая вдоль
края арктического пояса на вечной мерзлоте; тундростепи в континентальных более сухих
районах; луга в приокеанических частях. Эти зоны отделялись от отступающей к югу
тайги зоной лесотундры.
Антропогенный этап формирования географической оболочки назван так в связи с тем,
что развитие природы на протяжении последних сот тысячелетий происходило в
присутствии человека. Во второй половине четвертичного периода появились древнейшие
люди архантропы, в частности питекантроп (в Юго-Восточной Азии). Архантропы
существовали на Земле длительное время (600-350 тыс. лет назад). Однако антропогенный
период в развитии географической оболочки наступил не сразу вслед за появлением
человека. Сначала воздействие человека на географическую оболочку было ничтожным.
Собирательство и охота с помощью дубинок или почти необработанного камня по своему
воздействию на природу мало отличали древнейшего человека от животных. Древнейший
человек не знал огня, не имел постоянных жилищ, не пользовался одеждой. Поэтому он
почти полностью находился во власти природы, а его эволюционное развитие
определялось в основном биологическими закономерностями.
На смену архантропам пришли палеоантропы - древние люди, просуществовавшие в
общей сложности свыше 300 тыс. лет (350-38 тыс. лет назад). В это время первобытный
человек овладел огнем, что окончательно отделило его от животного царства. Огонь стал
средством охоты и защиты от хищников, изменил состав пищи, помог человеку в борьбе с
холодом, что способствовало резкому расширению области его обитания. Палеоантропы
стали широко использовать пещеры в качестве жилищ, им была известна одежда.
Примерно 38-40 тыс. лет назад палеоантропов вытеснили неоантропы, к которым
относится современный человек Homo sapiens. Именно к этому времени и относят начало
антропогенного периода. Создав мощные производительные силы, которые участвуют в
глобальном масштабе во взаимодействии всех сфер Земли, человек придает
целенаправленность процессу развития географической оболочки. Почувствовав свое
могущество, человек на собственном опыте убедился, что его благополучие неразрывно
связано с полнокровным развитием природы. Осознание этой истины знаменует начало
нового этапа эволюции географической оболочки — этапа сознательного регулирования
природных процессов, имеющего целью достижение гармоничного развития системы
«природа - общество - человек».
§ 10.4. Географическая среда и глобальные проблемы человечества
Географическая среда и ее взаимосвязь с обществом
К базовым в естествознании относится понятие географической среды, под которой
обычно понимают часть географической оболочки, в той или иной мере освоенная
человеком и вовлеченная в общественное производство. Само понятие «географическая
среда» было введено Э. Реклю и Л.И. Мечниковым. Географическая среда представляет
собой сложное сочетание природных и антропогенных компонентов, составляющих
материальную основу существования человеческого общества. Считается, что со
временем географическая среда будет все больше расширяться и в конце концов ее
границы совпадут с географической оболочкой.
В настоящее время понятие «географическая среда» часто заменяют более общим —
«окружающая среда», которая включает в себя часть Солнечной системы, поверхность
Земли и ее недра, которые попадают в сферу деятельности человека, а также созданный им
материальный мир. Окружающую среду обычно разделяют на естественную, которая
включает в себя неживую и живую части природы - географическую оболочку (биосферу),
и искусственную, которая включает все то, что является продуктом человеческой
деятельности, - предметы материальной и духовной культуры (города, предприятия, дома,
дороги, автомобили и т.д.).
Человек как биологический вид связан с остальными компонентами географической
оболочки (биосферы), а его организм входит в круговорот природы и подчиняется ее
законам. Человеческий организм, как и организмы других животных, реагирует на
суточные и сезонные ритмы, изменения окружающей температуры, интенсивность
солнечного излучения и т.д. Но человек не просто биологический вид. Он является
составной частью особой социальной среды - общества. Среда человека — это не только
природа, она формируется также социально-экономическими условиями. Люди могут не
только приспосабливаться к природе, но и изменять ее. Сам процесс труда как основа
развития общества есть процесс активного воздействия человека на природу.
Человек и общество неразрывно связаны с географической средой. Степень
воздействия природы и зависимость человека от нее являются предметом изучения
географического детерминизма. В настоящее время идеи географического детерминизма
развиваются в социальной географиии, изучающей территориальную организацию
общества, и в геополитике, которая изучает зависимость внешней политики государств и
международных отношений от системы политических, экономических и военных
взаимосвязей, обусловленных географическим положением страны (региона) и другими
физико- и экономико-географическими факторами (климатом, природными ресурсами и
т.д.).
Оригинальную концепцию в русле географического детерминизма предложил в 1924 г.
Л.И. Мечников в работе «Цивилизация и великие исторические реки» [26]. Он утверждал,
что развитие человеческого общества определяется в первую очередь освоением водных
ресурсов и путей сообщения. Согласно Мечникову, развитие цивилизаций пережило три
стадии, которые последовательно сменяли друг друга. На первой стадии -речной —
общество развилось благодаря освоению и использованию великих рек Китая, Индии,
Египта и Месопотамии. На второй стадии — средиземноморской — люди овладели
морскими пространствами и перемещались с континента на континент в пределах Европы,
Азии и Африки. Океаническая стадия началась с открытием Америки и ее активным
освоением и объединила все цивилизации в масштабе Земли.
Идеи взаимосвязи окружающей среды и общества нашли отражение в работах В.И.
Вернадского, К.Э. Циолковского, А.Л. Чижевского. Так, Чижевский обратил внимание на
взаимосвязь активности Солнца с биологическими и социальными процессами на Земле.
На основе большого фактического материала он разработал концепцию, согласно которой
космические ритмы влияют на биологическую (физическое и психическое состояние) и
общественную (войны, бунты, революции) жизнь человека. По подсчетам Чижевского, во
время минимальной солнечной активности происходит не более 5% всех социальных
проявлений в обществе, тогда как во время пика активности Солнца их доля достигает
60% [37].
Относительно вопроса, влияет ли географическая среда на возникновение, развитие и
исчезновение тех или иных этносов на Земле (этногенез), не сложилось единого мнения. С
точки зрения Ю.В. Бромлея, С.А. Токарева и других отечественных ученых, этногенез -
это прежде всего социальный процесс и на формирование этносов в первую очередь
влияют социально-экономические факторы, поэтому при его изучении целесообразно
использовать формационный подход и анализировать внутриэтнические процессы [4].
Другой точки зрения придерживался Л.Н. Гумилев [14]. Согласно его гипотезе, главную
роль в формировании этносов играют биологические и психологические факторы, а
следовательно, географическая среда. Гумилев полагал, что единственным надежным
критерием для характеристики этноса и суперэтноса (группы этносов) может служить
стереотип поведения, поэтому этногенез следует рассматривать не как социальный, а как
природный процесс. По его мнению, большинство этносов (суперэтносов) переживают
фазы становления, подъема, надлома, упадка и гомеостаза. Движущей силой этногенеза
Гумилев считал пассионарностъ - непреодолимое внутреннее стремление к деятельности,
направленное на достижение какой-либо цели и свойственное отдельным лицам,
коллективам и целым народам, попавшим в зону так называемого пассионарного толчка.
По этой гипотезе, пассионарность обусловлена неравномерностью биохимической
энергии живого вещества биосферы во времени и в пространстве.
В настоящее время получила широкое распространение другая оригинальная идея -
учение о ноосфере (сфере разума). В основании этого учения лежат идеи, высказанные в
начале XX в. Э. Леруа и П. Тейяром де Шарденом, которые рассматривали ноосферу как
некое идеальное образование, внебиосферную оболочку мысли, окружающую Землю [36].
Основы современного учения о ноосфере сформулировал В.И. Вернадский. Он полагал,
что ноосфера - это, во-первых, состояние планеты после того, как человек стал крупной
преобразующей силой; во-вторых, область активного проявления научной мысли; в-
третьих, главный фактор перестройки и изменения биосферы [6, 7]. Сейчас считается, что
ноосфера представляет собой область взаимодействия человека и природы, в пределах
которой разумная человеческая деятельность становится основным определяющим
фактором развития; ноосфера есть качественно высшая стадия развития биосферы,
связанная с коренным преобразованием как природы, так и самого человека, т.е. ноосфера
- это качественно новое состояние биосферы, ее очередная трансформация в ходе
эволюции. Структура ноосферы включает: человечество, социальные системы, науку,
технику и технологии в единстве с биосферой.
Глобальные проблемы человечества
Характер взаимодействия общества и природы во многом обусловлен степенью
общественного развития. Влияние географической среды на общество проявляется в
общественном разделении труда, размещении и развитии различных отраслей
производства, а следовательно, в уровне производительности труда, развитии
способностей человека, темпах развития общества в целом, развития производственных
отношений, социально-психологическом облике и настрое общества, т.е. на его
менталитете.
Влияние человека на природу сводится к четырем основным видам изменения:
◊ структуры земной поверхности (распашка степей, вырубка лесов, мелиорация,
создание искусственных озер и морей и т.д.);
◊ состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (выброс различных
веществ в атмосферу и в водные объекты, изъятие ископаемых, изменение влагооборота и
т.д.);
◊ энергетического, в частности теплового, баланса отдельных районов земного шара и
всей планеты;